JPH03140500A - 鋼板の電解酸洗又は電解脱脂方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、鋼板の電解酸洗又は電解脱脂方法に関するも
のである。

〔従来の技術とその問題点〕

鋼板の電解酸洗又は電解研磨又は電解脱脂は、鋼板の焼
鈍処理後に鋼板上に生成した酸化膜の除去や、鋼板メン
キの前処理として鋼板上の酸化物、炭化物、ケイ酸塩、
油、有機物等の除去を目的として行われている。

これらの鋼板表面処理は、酸性、中性或いはアルカリ性
水溶液中にて鋼板を陽極若しくは陰極として直流電流又
は交流電流若しくは直流電流に交流電流を重畳し、電解
する方法により行われている。又、これらの処理により
鋼板は陽極時に鋼板の金属成分の溶解若しくは酸素発生
により、又陰極時には水素発生により表面の酸化被膜等
の不純物の除去が促進される。

従来、電解酸洗或いは電解研博においては通電用の電極
として高珪素鋳鉄電極、即ち鉄珪素合金電極が用いられ
ていた。該電極は陰極として使用した場合、特に問題は
ないものの陽極として使用される場合は合金中の鉄が溶
出し、更に珪素は電気的に絶縁体であるシリカを形成す
る。その為に、使用中に電圧が上昇し、発熱による熱歪
みにより割れを生じ、寿命は使用条件によるがせいぜい
３〜４ケ月程度である。更に、電解液中に珪素又はシリ
カが分散され、ｐＨの高い領域では珪酸塩として鋼板に
付着し、鋼板を汚染する。

この為に、高珪素鋳鉄電極の交換頻度が高くその都度ラ
インを停止しなければ′ならず、生産性の低下を招いて
いる。又、該電極は重く、破損しやすいため、交換作業
は容易ではなく、目、つ高価である等の問題を有してい
た。

一方、電解脱脂等で用いられている炭素電極、黒鉛電極
は、電気抵抗が比較的高く、強度が低いので電極厚みを
厚くシなければならない上、電解時に炭素粒子の剥離を
生じ電解液を汚染する欠点がある。該粒子が鋼板に付着
するとメツキむらやメツキの付着強度の低下をもたらす
。又、陽極として該電極を使用すると発生する酸素に酸
化され炭酸ガスを生し消耗する。従って、該電極の交換
頻度も高く、前記高珪素鋳鉄電極同様、生産性の低下、
交換作業の困難、破損しやすい等の問題を有している。

〔発明の目的］ 本発明は、上記した従来の電極の使用による問題を解決
し、電解液や銅板を汚染せず、長期間高い生産性と安定
した操業が可能な鋼板の電解酸洗又は電解脱脂方法を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、鋼板を電極を配置した水溶液中で電解酸洗又
は電解脱脂する方法において、電極として導電性基体上
に白金族金属又はその酸化物を含む電極被覆を設けた不
溶性電極又はフェライト電極を用いることを特徴とする
鋼板の電解酸洗法又は電解脱脂法である。

鋼板の電解酸洗又は電解脱脂は、例えば第１図の概略説
明図に例示するように、鋼板１を水溶液の電解液２の中
にロール６で案内し走行させ、その液中に配置した陽極
３及び陰極４に、電源５より通電して行われる。その際
、鋼板ｌは分極して隔壁７の左方の室では陰極となり、
右方の室では陽極となり、間接的に通電される。一方、
鋼板に直接通電して陰極又は陽極とし、電解液中には陽
極又は陰極のみを対置して電解処理を行う直接通電法も
知られており、本発明は間接通電法及び直接通電法の何
れにも適用される。又、通電を直流で行うほか、交流で
、又は交流を重畳させて行っても良い。

以下、本発明をより詳細に説明する。

本発明の方法に用いられる不溶性電極の導電性基体は、
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ。

Ｚｒ又はこれらの合金であり、電解液の種類により耐食
性を考慮し適宜選択される。例えば、酸性浴であればＴ
ｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ又はこれらの合金が使用出来、中
性若しくはアルカリ浴であれば更にＦｅ、Ｎｉ若しくは
これらの合金も使用可能である。又、浴中にフッ酸、フ
ッ素化合物を含有している場合はＴａ、Ｎｂ若しくはこ
れらの合金が好適である。

該電極基体の形状は、板状、エキスバンドメタル、パン
チングメタル、金網、スダレ状ワイヤ等任意の形状とす
ることが出来る。更に、エキスバンドメタル、パンチン
グメタル金網、スダレ状ワイヤ、金属繊維積層体、金属
繊維織布、ワイヤロール、金属フェルト、金属焼結多孔
体等を板状基体にボルト締め、溶接法等の公知の方法に
て電気的に接合したものも電極基体として使用可能であ
る。これらは電極基体としての強度や通電量を考慮して
複数層積層しても良い。又、上記電極基体の表面を窒化
、硼化又は炭化処理された基体も電極基体として使用可
能であり、電解浴の組成等を考慮して適宜選択出来る。

処理方法はイオンブレーティング、スパッター等の公知
の方法が適用可能である。

又、電極基体と電極被覆の間にＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｓｎ
、Ｓｂ、Ｔａのうち少な（とも１種以上の金属酸化物或
いは白金族金属の中間層を設けることは、電極寿命を延
ばす上で極めて有効である。これらの中間層被覆は１０
μｍ以下、好ましくは５μｍ以下程度で充分である。中
間層を被覆を厚くしすぎると電解電圧の上昇を招いたり
経済的にコストアップとなる。

中間層の被覆方法は、これら成分金属の塩を可溶な溶媒
に熔解し、塗布し酸化雰囲気或いは還元雰囲気中にて加
熱分解し、目的とする酸化物あるいは金属を析出させる
熱分解法、或いはスパッタ法、ＣＶＤ法、電気メツキ、
化学メツキ等の公知の方法が適用可能であり、目的に応
じて適宜選択される。

電極被覆物質は、白金族金属又は白金族金属酸化物若し
くはこれらにＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｃ
ｏ、、Ｓ　ｉ等の卑金属元素の１４以上の金属酸化物を
含む複合物質が使用される。被覆方法としては、中間層
被覆と同様な方法、すなわち熱分解法、スパッタ法、電
気メツキ法、化学メツキ法等の公知の方法が適用可能で
ある。又、被覆層は必要に応じて熱分解法であれば前述
の被覆形成手段を繰り返し行う事により、又その他の方
法では通電量や被覆時間等を制御することにより所望の
厚みとすることが出来る。

フェライト電極の場合はＦｅｚＯ：＋を主成分とし、こ
れを１〜５価の各種金属酸化物を添加し、焼結法により
作製する公知の方法で得られる。添加元素としてはＭｎ
、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等が挙げられ、構造と
してはスピネル型の結晶構造をとる。電極形状としては
丸棒、角板状が可能である。電極の厚みは約３〜１２ｍ
ｍ程度が好適である。フェライト電極の場合、電極内の
電気抵抗が高い為、通電量を考慮して形状、電極サイズ
、厚みを適宜法める必要がある。

本発明における不溶性電極又はフェライト電極を用いた
鋼板の電解酸洗及び電解脱脂法では、従来から用いられ
ている高珪素鋳鉄、カーボン、黒鉛電極に比べ消耗が少
なく、耐久性に富み、溶出が無いために電解液及び鋼板
の汚染もなく電流密度を増すことが出来、鋼板の処理速
度を大幅に増す事が出来るので生産性の向上及び処理物
の品質の向上を計ることが可能である。

更に、本発明の方法では電解電圧が従来使用されていた
電極より低いため、電力消費が低減化され、又電解電圧
がほぼ一定で電極寿命が長いた−めに長期間安定操業が
可能となる。

電解酸洗液は、硫酸、硝酸、リン酸、ポリリン酸、塩酸
、フン酸、ケイフッ酸、ホウフッ酸、有機酸若しくはこ
れらの金属塩の少なくとも１種以上を含む水溶液で、該
電解液は従来から用いられているものが使用出来る。

濃度は０．１％〜４０％程度が使用されている。電流密
度は５　Ａ／　ｄ　ｍ”　〜２０　Ａ／　ｄ　〜２が一
般的であるが、更に上げることも可能である。温度は室
温〜１００°Ｃ程度であるが、これらの諸条件は鋼板の
種類、前処理及び目的とする鋼板のエツチング量により
決定される。又、特公昭６１−５９３９９号に記載され
ている様な塩化第二鉄水溶液中で電解処理する方法でも
本発明の方法は適用可能である。

電極脱脂を行う場合、従来からＮａＯＨ１ＮＨ４０Ｈ，
Ｎａ、ＰＯａ　、ポリリン酸塩、ＮａＨＣＯｚ　、Ｎａ
ｚＣＯｓ　、ＮａＣＮ、Ｎ　ａ　２Ｓ　ｉ　Ｏｚ及び各
種有機酸塩を含む水溶液が用いられており、同様に本発
明の方法が適用出来る。有機酸塩は、シュウ酸、クエン
酸、グルコン酸、酢酸、ＥＤＴＡ、シアン等のナトリウ
ム塩が一般的に添加されており、これらは溶出金属イオ
ンと錯体を形成し電解液を安定化させ、鋼板再付着防１
Ｆの目的をしている。これら電解液の濃度は、電解酸洗
と同様０．１〜４０％程度で使用されいる。電流密度は
ＬＡ／ｄｍ”　〜２　ＯＡ／ｄｍ２程度が一般的である
。温度も室温〜１００　’Ｃ程度であり、これらの諸条
件も電解酸洗同様に鋼板の種類等により適宜法められる
。

〔実　施　例〕

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発
明はこれらに限定されるものではない。

実力」［−１ 縦１００ｍｍ、横１００　ｍｍ、厚さ３ｍｍにした市販
のチタン板３枚をアセトン脱脂後、熱シュウ酸溶液にて
洗浄し、更に純水にて洗浄し乾燥して電極基体とした。

上記電極基体を用いて以下に示す３種類の試料電極を作
製した。

試料　１ 塩化錫と塩化ニオブを１：１のモル比でエタノールに溶
解した溶液を電極基体に塗布、乾燥後５５０°Ｃで１０
分間焼成した。この操作を繰り返し行い厚さ３μｍの中
間層被覆を行った。

次に、塩化イリジウムと塩化白金をブタノール溶液に溶
解し、モル比で２：１の溶液を調製した。該溶液を上記
中間層被覆を施した電極基体上に塗布、乾燥後５５０°
Ｃで１０分間焼成した。この操作を繰り返し厚さ１５μ
ｍの電極被覆を行った。

試料　２ 塩化ルテニウムと塩化チタンをモル比で１＝２の割合で
ブタノールに溶解し、該溶液を電極基体上に試料１と同
じ条件にて塗布、乾燥及び焼成の操作を繰り返し厚さ１
０μｍの電極被覆を行った。

試料　３ 電極基体を陰極とし、塩化白金酸、リン酸アンモニウム
、リン酸ナトリウムを含む溶液にて温度７０〜９０°Ｃ
１陰極電流密度０．０１Ａ／ｃｍ２の条件で電極基体に
３μｍの厚さの白金メツキ中間被覆を施した。更に、試
料１．２と同様に該中間層被覆を施した電極基体に酸化
イリジウムと酸化錫１：１のモル比の電極被覆を１０μ
ｍの厚さで施した。

上記３種の試料電極を陽極として用い、陰極に５ＵＳ３
０４を用いて表−１に示す電解酸洗浴、電解温度、電流
密度の条件にて連続電解を行い〜陽極寿命試験を行った
。比較例として縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ３５
ｍｍの高珪素鋳鉄（珪素含量１５％）電極を陽極に用い
同様に試験した。得られた結果を表−１に示す。

表−１ 実施例１と同じ大きさの金属ニオブ板を電極基体とし、
同様に前処理を施し白金メツキ３μｍを施した。その後
、塩化イリジウムと塩化白金をモル比で１＝２の割合で
ブタノールに溶解した溶液を塗布、乾燥後還元雰囲気中
で５５０°Ｃの温度で焼成を行った。この操作を繰り返
しＩｒ−Ｐｔの被覆を３μｍの厚みとした電極を作製し
た。該電極を第１図に示す装置にて陽極３及び陰極４と
して配置し、５％硝酸−２％フッ酸溶液中で陽極電流密
度０．１Ａ／ｃｍ”、温度５０°Ｃの条件で１０時間電
解、２時間電解停止を繰り返し行い、電極寿命試験を行
った。比較例として、実施例１の比較例として用いたと
同じ高珪素鋳鉄電極を同様に配置し、同様に電解を行っ
た。

その結果、得られた電解電圧の経時変化を第２図に、実
施例を（イ）、比較例を（ロ）の曲線として示した。第
２図から明らかのように、本発明による不溶性電極を陽
極及び陰極に用いた方が、比較例の高珪素鋳鉄電極を用
いた場合に比べて電解電圧が約３■低く、更に比較例で
は３０日程度経過した頃から電解電圧が上昇し、４５日
以降では通電不可能となったが、本発明の実施例では７
５日を経過しても尚安定であった。

皇施斑−１ 厚さ１０ｍｍ、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍのフェライ
ト電極を陽極とし、水酸化ナトリウム３０　ｇ／ｆ、ク
エン酸ナトリウム３０ｇ／ｌ、シアン化ナトリウムＬｏ
ｇ／／２の溶液中、温度６０°Ｃ２電流密度０．１Ａ／
ｃｍ”の条件にて鋼板を陰極として１ケ月間連続電解を
行い、鋼板の陰極洗浄を行った。比較として、同じ大き
さのグラファイト電極を陽極として同様に供試した。

通電直後、グラファイト電極を用いた電解液はグラファ
イト粒子が分散し黒く濁ったが、フェライト電極を用い
た電解液では大きな変化は見られなかった。更に、１ケ
月通電後、各電極を検査したところグラファイト電極で
は消耗が極めて大きかったが、フェライト電極では僅か
な消耗は見られたものの、大きな変化は見られなかった
。又、グラファイト電極を用い処理を行った鋼板にはグ
ラファイト微粒子が吸着し水洗により除去出来なかった
ため、再度酸洗を行わなければならなかった。

夫施班−土 市販のチタン板を用い、実施例２と同様の操作を行い白
金メツキ中間層被覆を有するＩｒ−ＰＬ電極を作製した
。該電極及び比較例として高珪素鋳鉄電極を用い、炭酸
すｌ−ＩＪウム３０　ｇ／Ｑ、水酸化ナトリウム２０ｇ
／ｉ、第３リン酸ナトリウム３０ｇ／Ｑの電解液を用い
、陽極電流密度０．０５Ａ／ｃｍ”温度９０°Ｃの条件
で実施例２と同し電解槽を用い鋼板の連続電解脱脂洗浄
を行った。

その結果、得られた電解摺電圧の経時変化を第３図に、
本発明による実施例を（イ）、比較例を（ロ）の曲線で
示した。

第３図に示される様に、比較例である高珪素鋳鉄電極を
用いた場合は、初めの１ケ月程度は本発明の実施例の電
極に比べ約ＩＶ程度電解電圧が低かったものの、徐々に
電圧が上昇し約６ケ月を経過した時点で通電不能となっ
た。一方、本発明の実施例では１０ケ月後も尚安定して
電解することが可能であった。

〔発明の効果〕

本発明は、鋼板の電解酸洗又は電解脱脂において、電極
として導電性基体上に白金族金４゜ 属又はその酸化物を含む電極被覆を設けた不溶性電極又
はフェライト電極を用いるので、電解液及び処理鋼板を
汚染することがない。

又、電極寿命が長く、低い電解電圧で長期間安定した電
解操業が可能となる。そのため、従来の高珪素鋳鉄電極
やグラファイト電極等の消耗性電極の使用に比べ品質の
向上、電力費の低減と共に、電極取り替えの頻度が極め
て少なくすみ、生産性の向上が計れ、その工業的価値は
極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電解酸洗法の例を示す概略説明図で
ある。 第２図は、本発明による電解酸洗法における電解電圧の
経時変化を比較例と対比して示した測定図である。 第３図は、本発明による電解脱脂法における電解電圧の
経時変化を比較例と対比して示した測定図である。 １、鋼　板　　　　２．電解液 ３、陽極　　４．陰極 ５、電源 ７、隔壁 ６、ロール 手 続 （甫 正 書 （自発） ５゜ 補正の対象 発明の詳細な説明の欄。 平成２年６月７日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼板を電極を配置した水溶液中で電解酸洗又は電
   解脱脂する方法において、電極として導電性基体上に白
   金族金属又はその酸化物を含む電極被覆を設けた不溶性
   電極又はフェライト電極を用いることを特徴とする方法
   。
2. （２）導電性基体がＦｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚ
   ｒ又はこれらの合金、又はこれらの金属の表面を窒化、
   硼化又は炭化処理したものである不溶性電極を用いる特
   許請求の範囲第（１）項に記載の方法。
3. （３）導電性基体と電極被覆との間に、白金族金属又は
   Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｂ、Ｓｎの金属酸化物の少
   なくとも１種を含む中間層を有する不溶性電極を用いる
   特許請求の範囲第（１）項に記載の方法。
4. （４）電極被覆が白金族金属又はその酸化物、若しくは
   これらとＴｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｃｏ、
   Ｓｉの金属酸化物の少なくとも１種とから成る不溶性電
   極を用いる特許請求の範囲第（１）項に記載の方法。